煤矿巷道沿空掘进老巷预处理技术应用探析

黄 建

（中鼎国际建设集团有限责任公司，江西 南昌 330000）

1 概述

本文主要以黄陵矿业一号煤矿某工作面为例，其所在的位置是3 层煤，其煤层有8.57m 的厚度，而且其特征是趋向于自燃，并且有60d的发火期，所以其煤层属于非常容易发生自燃的煤层；煤尘存在的特征是爆炸性非常的强，其指数是40.63%；以往鉴定的矿井瓦斯的级别都是低瓦斯矿井。

在目前开采后期的阶段，工作面的工作主要是把煤柱进行回收，在掘进时经常和老空巷道进行贯通，由于采空区和贯通后的老空巷道之间联通，使之前的封闭的工作面中的气候环境被打破，极易导致煤炭发生自燃，怎样才能快速高效地封闭工作面，然后预先处理，是矿井在目前这一阶段将要面临的最重要的困难，关于沿空掘进巷处理的全套的设计的形成是由于持续的改善、总结与实际操作来完成的[1]。

2 预处理采空区巷道和掘进工作面的贯通

2.1 巷道贯通过程中使用的方法

在掘进工作面的施工进度到达老空巷道时，其处理情况按照不同的老空巷道而不同：

（1）就之前固有的老空巷道来说，缺点是其外面只有比较短的封闭，而且构筑的方式没有使用混凝土墙，瓦斯的排放需要提早在局部设置通风，地测部门会在排放完瓦斯之后把贯通点标示出来，然后就马上进行封闭。

（2）使用混凝土墙来对老空巷道进行施工或者是充填的状况，对瓦斯进行排放的方法是施工钻孔，在掘进的地方有5m到达贯通点的时候，就使用掘进迎面在贯通点进行施工钻孔，从贯通点抽取一部分气体进行分析，并对管路进行埋设，存在于贯通点领域的气体被压风排放出去，对其压风量进行控制，被排放的气体内的CO2的浓度在1.5%以下，CH4的浓度在0.5%以下，CO 的浓度在24ppm 以下，O2的浓度在18%以上，并且要在稳定30min的时间才能把巷道掘进贯通。

2.2 贯通以后实行的封闭

刚柔复合的封闭措施被该矿在贯通以后提出来，达到的目的是封闭的速度比较快、对漏风的封堵效果比较好、有很好的抗冲击性，其使用的填充方法是钢筋混凝土、板闭、高分子发泡材料、粉煤灰袋复合（如图1所示）。

图1 临空老巷刚柔复合封闭示意图

2.2.1 封闭的速度比较快

首先，沿空老巷被揭露后采用的骨架是简简单单地用木板架设的，并把涂胶帆布盖在木板上面，进而促进了板闭的形成，并把高分子发泡材料立刻喷射到板闭上面，其材料的厚度是0.5m，能够达到封闭速度快的目的。板闭使用这种方法来构筑的优点是用料比较方便、架设的速度比较快，在施工现场，构筑的时间通常在2h左右就能完成，采空区可以很快地被隔离起来，降低了采空区由于启封导致漏风的状况发生，进而能够实现快速封闭的目标。

本来墙涂帆布具有的作用就是预防漏风，通常会选择使用罗克林、塞福特等高分子发泡材料，其优点是发泡时间非常快、喷涂比较便捷，在受到压力以后不容易干裂等，可以预防有毒有害的气体流出来、预防煤层发生自燃、能够把采空区马上地封闭起来[2]。

2.2.2 缓冲墙

高分子发泡材料要向外修建3m粉煤灰袋墙，为了防止倒就在墙体的两面挂上了网，把砂袋堆在两面接帮，在上面接顶，把底部的浮矸清除干净，保证封堵的严密性。

粉煤灰袋墙的特点是材料的价格比较廉价、不会发生形变、比较大的支撑宽度，可以达到巷道有支撑、巷道发生形变的几率下降的作用，若有冲击发生在采空区时能够可以缓冲这一冲击力，为采煤工程和掘进的安全性提供保障。

2.2.3 钢筋混凝土墙的施工方式

把钢筋混凝土墙建造到最外面，其厚度为1m，一共有3组锚杆施工在和高分子发泡材料向外相距各间隔250mm，这3组锚杆中，在和锚杆的顶板与底板在距离相等的间距都有6根锚杆被施工，和两帮在相等距离有4根锚杆被施工，这3个组中所有的锚杆都被全断面铁丝菱形网所覆盖，锚杆使用锚杆托盘把菱形网固定在上面，而且最少使用2道钢筋梯来固定一道纵横交错的菱形网，继而使用以下方式来建造钢筋混凝土墙，如使用喷浆机喷浆或者是浇筑，如图2所示，其厚度一共是1m。混凝土墙具有抗冲击和强度比较大的特点，其作用是可以对巷道起到支撑的作用、可以避免冲击采空区的作用。

3 设计沿空硐室的预处理技术

在工作面回采的过程中，要把一部分施工的顺槽巷帮硐室用作皮带机头硐室、信号硐室、绞车硐室等，如果接下来要把新的工作设置在其一边的侧面时，采空区煤柱的设计规格将会大于已经留设在硐室区域的煤柱，或者直接把老空区贯穿，若是对其进行不合理处理，则硐室区域就会有漏风通道产生，使氧化采空区的速度加快，造成很难控制煤柱所在的沿空区域与采空区所发生自燃火灾，经过实际经验得知，沿空硐室预处理技术被本矿使用，并且使用效果非常显著。

把充填工作面临空顺槽硐室分为两部分，分别是深度在2.5m 以上与深度在2.5m 以下，如图3 所示，这两部分实行刚柔复合充填封闭使用的都是金属网、炉渣袋、旧风筒布、赛福特（罗克休）等。

3.1 深度在2.5m以下硐室充填

在充填工作面临空顺槽硐室时施工顺序从里到外是:

（1）把旧的风筒布挂在工作面临空顺槽硐室内侧，其目的是使封闭的效果提升，硐室的全断面上用展开的风筒布覆盖住，在连接的地方，要压边来确保其严密性，周边要和硐室的顶帮很好地连接起来。

（2）使用炉渣袋构筑的承压墙与风筒布紧密相连，其厚度是0.7m。

（3）把旧的风筒布悬挂到炉渣袋墙的外面一侧，并用其把硐室全断面全部覆盖。

（4）把赛福特(或罗克休)喷到风筒布上面形成柔性密闭墙，其厚度是0.5m，柔性密闭墙在有压力作用时会发生形变但不会有裂隙产生，良好的封闭效果得到了保障。

（5）把炉渣袋墙构筑在柔性赛福特密闭墙的外面一侧，其厚度要和巷道巷帮一致，把硐室全部充填满。

（6）为了预防炉渣袋墙倒塌，就把菱形金属网悬挂在其外侧，并且把硐室周围的金属网和菱形网牢固地连接在一起。

3.2 深度在2.5m以上的硐室充填计划

在充填工作面临空顺槽硐室时施工顺序从里到外是:

（1）把旧的风筒布挂在工作面临空顺槽硐室内侧，其目的是使封闭的效果提升，硐室的全断面上用展开的风筒布覆盖住，在连接的地方，要压边来确保其严密性，周边要和硐室的顶帮很好地连接起来。

（2）使用炉渣袋构筑的承压墙与风筒布紧密相连，其厚度是1.0m。

（3）把旧的风筒布悬挂到炉渣袋墙的外面一侧，并用其把硐室全断面全部覆盖。

（4）把赛福特（或罗克休）喷到风筒布上面形成柔性密闭墙，其厚度是0.5m，柔性密闭墙在有压力作用时会发生形变但不会有裂隙产生，良好的封闭效果得到了保障。

（5）把炉渣袋墙构筑在柔性赛福特密闭墙的外面一侧，其厚度要和巷道巷帮一致，把硐室全部充填满。

（6）为了预防炉渣袋墙倒塌，就把菱形金属网悬挂在其外侧，并且把硐室周围的金属网和菱形网牢固地连接在一起。

4 日常管理沿空封闭区域的方法

4.1 注浆管路的留设

在未构筑墙体的时候就把1 路4 寸的注浆管路预留出来，并把截止阀安置在墙外，方便压注胶体泥浆或惰性气体，并提前留设4路束管用来对温度传感器的掩埋，把管束的终端悬挂至巷道的顶部，这4路管束的用途分别是，一路是线上检查采空区的气体样本，其样本的抽取使用的是束管监测系统，一路是用人工抽取样本，一路是接气压管，最后一路是留有备用；墙体就低洼位置存在积水状况而言，把2路4寸排水管预留在低洼墙体下面，并把阀门加在排水管上[3]。

4.2 压注胶体

在构筑完墙体以后，以便更好地封堵漏风，要把压注胶体在密封的墙体周围和墙体里面施工时的钻孔或者是预留的措施孔等，更好地封堵漏风。

4.3 在完成封闭以后进行检测

（1）使用被掩埋的束管：JSG-7束管检测系统被天天用来提前检测与报告自燃发火工作，主要对以下内容进行分析：CH4、CO2、CO、O2、N2、C2H2、C2H4。

（2）人工抽取样本：人工抽取采空区中的气体样本并进行分析的次数是最少每周一次，如果有异常出现就要立刻向相关部门反映并处理。

5 分析其效果

这项技术的使用就是关于煤矿临空老巷煤体碎裂极易产生漏风通道进而致使煤层发生自燃，由于采空区中的有毒有害的气体漫出来致使人员呼吸困难、瓦斯发生爆炸等问题的产生，所以刚柔复合的封闭方法被提出来，其方法是使钢筋混凝土、板闭、高分子发泡材料、炉渣袋、涂胶帆布相复合，经过把其方法在煤矿的施工现场实际使用，达到的目的是封闭的速度比较快、对封堵漏风比较有效、有很好地抗冲击性，有效地阻止了采空区中的有毒有害的气体漫出来，并且经过对比之前的数据和采空区在封闭之后的气体进行取样并分析的结果发现，施工时使用本方法以后，大大减少了采空区发生自燃发火的几率，为临空作业位置施工的安全性提供了保障。